JP7042482B2

JP7042482B2 - 濾過装置及び濾過方法

Info

Publication number: JP7042482B2
Application number: JP2018032739A
Authority: JP
Inventors: 卓雄大倉; 泰良藤嶋; 寛糸永
Original assignee: Nisshoku Corp
Current assignee: Nisshoku Corp
Priority date: 2017-04-12
Filing date: 2018-02-27
Publication date: 2022-03-28
Anticipated expiration: 2038-02-27
Also published as: JP2018176157A

Description

特許法第３０条第２項適用平成２８年１１月２５日、日植総合研究圃場において開催された、簡易吹付法枠協会近畿支部２０周年記念行事で発表

特許法第３０条第２項適用平成２８年１２月２０日土讃線坪尻・箸蔵間３２ｋ７６０ｍのり面改良工事における、性能の検証のための試験施行

本発明は、例えば、混和剤を含むセメント汚水等の流体（具体的には、セメント洗い水（スラッジ水）、コンクリート工場からの排水など）から混和剤を除去するための濾過装置及び濾過方法に関する。

セメントを使用する工事現場では、工具の洗浄等に伴ってセメント汚水（セメントを含有する汚水）が発生する。このセメント汚水をそのまま排水溝等に流すと詰まりの原因となる。

そこで、例えば特許文献１に開示されている濾布を用いた濾過器をセメント汚水の浄化に用いることが考えられる。

特開２００６－３０５４６８号公報

しかし、セメント汚水は減水剤などの混和剤を含むことが多く、現在市販されている混和剤（コンクリート用化学混和剤）の殆どは界面活性剤を主成分としていることもあり、この場合、上記濾過器では、セメント粒子に吸着したりセメント汚水中に分散したりする混和剤によって濾布がすぐに目詰まりしてしまい、濾過することができるセメント汚水は少量に限られ、濾過効率が悪いという問題がある。また、混和剤の分散効果により、着色粒子が汚水中に分散し、濾布による濾過を困難化するとも考えられる。

本発明は上述の事柄に留意してなされたもので、その目的は、混和剤を含む流体を効率良く濾過することのできる濾過装置及び濾過方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る濾過装置は、混和剤を含む流体から混和剤を除去するための濾過装置であって、第１濾過槽と、該第１濾過槽を通過した流体を濾過するための第２濾過槽とを具備し、前記第１濾過槽は、凝集剤層と細骨材層とを上流側からこの順に収容保持し、下流部に透水孔を有する収容保持体によって構成され、前記第２濾過槽は、複数枚重ねた布製フィルターを有し、積み重ね可能なメッシュボックスパレットを上中下の３段に積み重ね、上段のメッシュボックスパレット内には前記第１濾過槽を載置し、中段のメッシュボックスパレットはその内側に前記布製フィルターを設置して前記第２濾過槽とし、下段のメッシュボックスパレットはその内壁に沿って非透水性シートを設置して流体を溜められる中和槽としてあり、前記メッシュボックスパレットは積み重ねたときに下側にあるメッシュボックスパレットの上縁に係止可能に構成されている四つの脚部を備える（請求項１）。

上記濾過装置において、前記メッシュボックスパレットは折り畳み可能であってもよい（請求項２）。

一方、上記目的を達成するために、本発明に係る濾過方法は、混和剤を含む流体から混和剤を除去するための濾過方法であって、請求項１又は２に記載の濾過装置を用いて、混和剤を含む流体を濾過する工程と、前記細骨材層上で固化した濾過残渣を除去する工程とを具備する（請求項３）。

本願発明では、混和剤を含む流体を効率良く濾過することのできる濾過装置及び濾過方法が得られる。

すなわち、仮に、セメント汚水中の混和剤を凝集沈殿により除去しようとすると、セメント汚水に凝集剤を添加した後に撹拌する作業員が必要となり、それだけ労力が掛かることになるが、本願の各請求項に係る発明の濾過装置及び濾過方法では、凝集剤層を有する濾過槽を用いることにより、混和剤を含む流体を効率良く濾過することができ、作業の簡便化にも資する。

また、凝集剤層の凝集剤は、濾過後に細骨材層表面に留まったセメントペーストとともに硬化し、板状になって細骨材層から容易に分離することができる。このように分離した板状の濾過残渣は、砕いて体積を減らし産業廃棄物として処理すればよく、その処理が簡単である。一方、濾過に伴い、細骨材層の中にセメント分が増えてくれば、これをモルタル・コンクリート吹付工に再利用することができるので、産業廃棄物を減らすことができる。

請求項１に係る発明の濾過装置では、混和剤によって第２濾過槽の布製フィルターが目詰まりし難いため、布製フィルターを交換することなく長期間使用することができ、濾過効率の向上を図ることができる。また、布製フィルターが徐々に目詰まりして濾過スピードが遅くなってきた場合には、布製フィルターを乾燥させた状態で裏返しにして叩くなどして、目詰まり分を除去すれば、再び布製フィルターとして利用でき、使い捨てする場合に比べ、省資源となる上、高価な布製フィルターを使用しても長期間の使用により経済的合理性が得られることになる。

（Ａ）は本発明の一実施の形態に係る濾過方法に用いる濾過装置の構成を概略的に示す説明図、（Ｂ）は前記濾過装置の要部の構成を概略的に示す縦断面図である。前記濾過装置の第２濾過槽の構成を概略的に示す斜視図である。（Ａ）は本発明の変形例に係る濾過装置に用いるメッシュボックスパレットの構成を概略的に示す斜視図、（Ｂ）は前記変形例の構成を概略的に示す斜視図である。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら以下に説明する。

本実施の形態に係る濾過方法は、図１（Ａ）に示す濾過装置を用いて行うものであり、濾過装置は、第１濾過槽１と、第１濾過槽１を通過した流体を濾過するための第２濾過槽２とを具備している。

このうち、第１濾過槽１は、凝集剤層３と細骨材層４とを上側（上流側）からこの順に収容保持し、底部（下流部）に透水孔５を有する収容保持体６によって構成され、適宜の手段により、第２濾過槽２の上方に保持されている。

ここで、細骨材層４は、現場にある砂等を細骨材として収容保持体６の底部から充填してなる層であり、凝集剤層３は、凝集剤を収容保持体６内において細骨材層４の上側（上流側）に充填してなる層であり、凝集剤としては、セピオライトやベントナイトなどの粘土鉱物、ＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）、ミョウバン等を用いることができる。そして、凝集剤は細骨材よりも少量でよく、例えば細骨材として砂を３００Ｌ用いる場合、凝集剤に電解質として働くミョウバンを用いるのであればその使用量は３００～５００ｇ程度とすることができる。

ところで、図示例のように凝集剤層３を上側、細骨材層４を下側に配置する場合であって、凝集剤層３の凝集剤（例えばミョウバン）より粒径の小さな細骨材（例えば砂）を用いて細骨材層４を構成すれば、ブラジルナッツ効果（異なる大きさからなる粉粒体を振ると、最も大きな粒子が表面に浮き上がってくる現象）により、凝集剤層３と細骨材層４の間に仕切り網等を配置しなくても、凝集剤は細骨材層４内に沈み込むことはなく、凝集剤層３と細骨材層４とを分けた状態で保つことができる。

ただし、凝集剤層３と細骨材層４の間に、両層３，４が混合するのを防止するための仕切りを設けてあってもよい。この場合、仕切りは、水は通し、凝集剤及び細骨材は通さないように構成されているものとすることができ、濾過後に細骨材層４表面に留まったセメントペーストとともに固化した凝集剤層３によって構成される濾過残渣から容易に分離・除去することができるような仕切り（例えば合成樹脂製や金属製の穴あき板材）を用いれば、濾過残渣のリサイクルの容易化・確実化を図れる。また、水は通し、凝集剤は通さない仕切りを、凝集剤層３の上側（上流側）に設けてあってもよく、この仕切りにある程度の強度を持たせてあれば、凝集剤層４に対する原水の流入衝撃を緩和して、凝集剤層４の一部に比較的大きな窪みができるといったことが防止されるのであり、こうした流入衝撃構造を仕切りとしてではなく、凝集剤層３の上方に別途設けるようにしてもよい。

一方、収容保持体６としては、例えば軽量で折り畳みが容易なフレキシブルコンテナバッグ（容量３５０Ｌ）の内側に不透水性のシート（ビニールシート等）を敷いたものや、樹脂製の樽等を用いることができ、底部には流体を流出させ、細骨材層４の細骨材は流出させない透水孔５を複数設ける。すなわち、フレキシブルコンテナバッグとシートによって収容保持体６を構成する場合は、例えば、この両者にわたって貫通孔を設け、この貫通孔を透水孔５とすればよく、樹脂製の樽を用いる場合は、その底壁に設けた貫通孔を透水孔５とすればよい。その他、透水孔５を有する底板を収容保持体６の底壁の上側に敷き、収容保持体６の底壁には透水孔５よりも大きな貫通孔を設けておくようにしてもよい。

第２濾過槽２は、第１濾過槽１の下方に配置されており、図１（Ａ）及び図２に示す例では、一般にメッシュボックスパレットと呼ばれる底面１ｍ×１ｍの金属製（本例では鉄製）の網籠（透水孔を有する収容槽の一例）７の内側に（内壁に沿うように）相互に分離可能に複数枚（本例では３枚）重ねた布製フィルター８（本例では高密度ポリエステル素材織物を使用）を設置してある。なお、布製フィルター８の設置は、網籠７の内側に載置するだけでもよいし、留め具等の適宜の手段により布製フィルター８を網籠７に取り付けるようにしてもよい。また、布製フィルター８の目合いは、濾過しようとする粒子の大きさに応じたものとすればよい。そして、複数枚の布製フィルター８は、同一の構成を有し、例えば不織布を用いて構成されていてもよいし、不織布を用いずに構成されていてもよい。さらに、網籠７の網の目（透水孔）の形状は、矩形状（正方形状）、菱形状、多角形状など、種々のものが考えられる。

そして、第２濾過槽２は、台９の上に載置された状態で中和槽１０内に収容され、第２濾過槽２の下面は中和槽１０の底面から上方に離間している。なお、台９は、専用のものでもよいし、レンガブロック等の適宜のものであってもよく、また、中和槽１０の底面あるいは網籠７の下面に設けて（一体化して）あってもよい。また、中和槽１０としては、例えば金属製又は樹脂製で容量が２００Ｌ程度の器等からなるものを用いることが考えられる。

上記構成からなる濾過装置では、第１濾過槽１に流体を注入することにより、この流体は第１濾過槽１（凝集剤層３及び細骨材層４）及び第２濾過槽２（布製フィルター８）を経て濾過される。例えば、工事現場で発生することのある混和剤（例えば減水剤などの界面活性剤、凍結防止剤等）及び着色剤を含むセメント汚水を第１濾過槽１に注入すると、第１濾過槽１では、このセメント汚水から、混和剤が大幅に取り除かれ、セメント及び着色剤もある程度除去される。さらに、第２濾過槽２では、残りのセメント及び着色剤も除去され、第１濾過槽１及び第２濾過槽２を経た濾過水には、セメント、着色剤及び混和剤がほとんど含まれない。このような濾過が行われるのは、仮にセメント汚水が混和剤（例えば減水剤）を含んだ状態で第２濾過槽２（布製フィルター８）を通過した場合には、混和剤が布製フィルター８の目詰まりの原因になると同時に着色剤を分散させて布製フィルター８による着色剤の捕捉を困難化するが、本実施形態では、第２濾過槽２を通過する前に第１濾過槽１によって混和剤を除去しておくことにより、布製フィルター８の目詰まりが防止されるだけでなく、着色剤の分散性が低下し、凝集した着色剤を布製フィルター８によって捕捉可能になるからと考えられる。なお、濾過対象とする流体に粗い骨材等が含まれているような場合は、例えば粗目の金網や適宜の大きさの穴をあけたフレキシブルコンテナバッグにその流体を通すなどして予め粗い骨材等を除去するようにしてもよい。

そして、第１濾過槽１の凝集剤層３の凝集剤は、濾過後に細骨材層４表面に留まったセメントペーストとともに硬化し、板状になって細骨材層４から容易に分離・除去することができる。このように分離・除去した板状の濾過残渣は、砕いて体積を減らし産業廃棄物として処理すればよい。

また、濾過に伴い、第１濾過槽１の細骨材層４の中にセメント分が増えてくれば、これをモルタル・コンクリート吹付工に再利用することができ、産業廃棄物を減らすことができる。

本実施形態の濾過装置では、混和剤によって第２濾過槽２の布製フィルター８が目詰まりし難いため、布製フィルター８を交換することなく長期間使用することができ、濾過効率の向上を図ることができる。また、布製フィルター８が徐々に目詰まりして濾過スピードが遅くなってきた場合には、例えば布製フィルター８を乾燥させた状態で裏返しにして叩くなどして、目詰まり分を除去し、再生させれば、再び濾過スピードを上げることができ、布製フィルター８を使い捨てする場合に比べ、省資源となる上、高価な布製フィルターを使用しても長期間の使用により経済的合理性が得られることになり、経済性の向上を図ることもできる。

しかも、布製フィルター８の乾燥から目詰まり分の除去までの再生工程は、例えば、複数枚重ねてあるうちの最も内側の布製フィルター８（最も目詰まりしている布製フィルター８）のみ（すなわち一部の布製フィルター８のみ）を取り外して行うことにより、その再生工程の間も他の布製フィルター８によって濾過（臨時濾過工程）を行えるようにしてあることが好ましい。このようにすることで、濾過の停滞を無くし、濾過性能及び濾過効率を良好とすることができる。そして、上記再生工程を経た布製フィルター８は、例えば他の布製フィルター８の最も外側に重ねればよい。このような使用方法から考えれば、布製フィルター８は、通常は３枚以上重ねて用いるようにするのが好ましい。特に、布製フィルター８を４枚以上重ねて用いる場合には、上記再生工程により、一度に２枚以上の布製フィルター８を再生させることも考えられる。この場合も、目詰まりが比較的激しいと思われる内側の布製フィルター８を再生工程に送っている間、残り（外側）の布製フィルター８で濾過（臨時濾過工程）を行えるようにしてあるのが好ましい。なお、布製フィルター８の再生方法は上記に限らず、例えばブラシ等の適宜の道具を用いて行うようにしてもよい。

仮に、第１濾過槽１を省略し、セメント汚水中の混和剤を凝集沈殿により除去しようとすると、セメント汚水に凝集剤を添加した後に撹拌する作業員が必要となり、それだけ労力が掛かることになるが、本実施形態では、第１濾過槽１を用いることにより、セメント汚水撹拌の手間を省き、作業の簡便化を図ることもできる。そして、基本的には、中和槽１０を設置する空きスペースがあればよく、工事現場のような限られたスペースにおける濾過が可能になるという点でも本実施形態の濾過装置は有用である。

一方、第１濾過槽１及び第２濾過槽２を経て濾過された流体は中和槽１０内に溜まり、この中和槽１０に中和剤を投入して流体を中和することにより、環境対策を行うことができるのであって、中和後の流体は中和槽１０から排出して適宜に処理すればよい。そして、この排出を容易にするために、例えば中和槽１０の下部に図外の開閉弁を設け、排出時にはこの開閉弁を開いて排出することができるようにしてもよい。

なお、本発明は、上記の実施の形態に何ら限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々に変形して実施し得ることは勿論である。例えば、以下のような変形例を挙げることができる。

上記実施の形態の濾過装置では、濾過対象とする流体（セメント汚水）を、基本的に上から下に向かって流すように構成されているが、これに限らず、流体を流す方向は適宜に変更可能であり、例えば、流体が横向きに流れる部分を設けてあってもよい。また、図１（Ａ）に示す例では、第１濾過槽１を第２濾過槽２の上方に離間させているが、これに限らず、例えば第１濾過槽１の下部が第２濾過槽２内に幾らか入り、第２濾過槽２が第１濾過槽１の底部（下流部）を覆うように配置されていてもよい。

上記実施の形態の濾過装置では、収容保持体６の中に、凝集剤層３と細骨材層４とを各々１層ずつ設けているが、何れか一方又は両方を、２層以上設けてもよい。

また、上記実施の形態の濾過装置では、第１濾過槽１及び第２濾過槽２を一つずつ設けているが、何れか一方又は両方を二つ以上設けてもよい。例えば、第１濾過槽１を二つ設け、流体が二つの第１濾過槽１を経た後に第２濾過槽２に向かうようにしてもよい。

上記実施の形態の濾過装置では、第２濾過槽２に網籠７を用いているが、これに限らず、網籠７に代えて、例えば収容保持体６と同様の構成を有するものやこれより一回り以上大きいものを用いてもよい。但し、例えば網籠７を用いる場合に、その網の目の隙間（透水孔）の縦横の大きさｄ（図１（Ｂ）参照）を５～１５ｃｍ、好ましくは１０～１５ｃｍ（１０ｃｍ以上１５ｃｍ以下）とすることにより、網籠７の内側に配した布製フィルター８が、濾過の際にその内部に流入した流体の水圧によって適宜に網の目の外側にはらみ出して布製フィルター８の目合いが広がるため、濾過スピードを上げることができる。上記隙間の縦横の大きさｄが５ｃｍ未満では布製フィルター８の目合いが広がらず濾過スピードが低下し、逆に１５ｃｍ超では目合いが広がり過ぎてセメント（粉）等の捕捉効率が低下する恐れがある。従って、網籠７に代えて例えば透水孔５を有する収容保持体６と同様の構成を有するものを用いる場合にも、透水孔５に相当する穴の縦横の大きさｄを１０～１５ｃｍにすることが好ましい。そして、この場合の透水孔５に相当する穴の形状としても、矩形状（正方形状）、菱形状、多角形状の他、円形状、楕円形状等種々のものが考えられる。

セメント汚水には六価クロムが含まれていることがあり、これが環境基準を下回らないと放水できない。そこで、第１濾過槽１、第２濾過槽２又は中和槽１０の少なくとも何れか一つに、六価クロムを吸着する吸着剤を投入しておき、セメント汚水から六価クロムを吸着除去するようにしてもよい。この吸着剤としては、例えば特開２００９－１１９００号公報に記載の環境浄化材等を用いることが考えられる。

濾過対象とする流体はセメント汚水に限らず、例えば泥水であってもよく、本実施形態の濾過装置は、例えばアンカー削孔の際に発生する濁水処理にも利用可能である。

図３（Ａ）に示す積み重ね可能なタイプのメッシュボックスパレット１１を用いて本発明の濾過装置を構成するようにしてもよい。すなわち、このメッシュボックスパレット１１の四つの脚部１２は、積み重ねたときに下側にあるメッシュボックスパレット１１の上縁に係止可能に構成されている。そして、図３（Ｂ）に示すように、メッシュボックスパレット１１を上中下の３段に積み重ねるに際し、上段のメッシュボックスパレット１１内には第１濾過槽１を載置し、中段のメッシュボックスパレット１１はその内側に布製フィルター８を設置して第２濾過槽２とし、下段のメッシュボックスパレット１１はその内壁に沿って非透水性シート（例えばブルーシート）１３を設置して流体を溜められる中和槽１０とすればよい。なお、下段のメッシュボックスパレット１１を中和槽１０に用いる際、例えば、非透水性シート１３の周縁をメッシュボックスパレット１１の外側にはみ出すようにし、このはみ出した部分を適宜の部材でメッシュボックスパレット１１に固定しておいてもよい。

そして、図３（Ｂ）に示すように濾過装置を構成する場合、メッシュボックスパレット１１が折り畳み可能であれば、現場までの濾過装置の運搬性が飛躍的に向上し、不使用時にはコンパクトに保管しておくことも可能となる。

なお、本明細書で挙げた変形例どうしを適宜組み合わせてもよいことはいうまでもない。

１第１濾過槽
２第２濾過槽
３凝集剤層
４細骨材層
５透水孔
６収容保持体
７網籠
８布製フィルター
９台
１０中和槽
１１メッシュボックスパレット
１２脚部
１３非透水性シート
ｄ透水孔の縦横の大きさ

Claims

混和剤を含む流体から混和剤を除去するための濾過装置であって、
第１濾過槽と、該第１濾過槽を通過した流体を濾過するための第２濾過槽とを具備し、
前記第１濾過槽は、凝集剤層と細骨材層とを上流側からこの順に収容保持し、下流部に透水孔を有する収容保持体によって構成され、
前記第２濾過槽は、複数枚重ねた布製フィルターを有し、
積み重ね可能なメッシュボックスパレットを上中下の３段に積み重ね、上段のメッシュボックスパレット内には前記第１濾過槽を載置し、中段のメッシュボックスパレットはその内側に前記布製フィルターを設置して前記第２濾過槽とし、下段のメッシュボックスパレットはその内壁に沿って非透水性シートを設置して流体を溜められる中和槽としてあり、前記メッシュボックスパレットは積み重ねたときに下側にあるメッシュボックスパレットの上縁に係止可能に構成されている四つの脚部を備えることを特徴とする濾過装置。
前記メッシュボックスパレットは折り畳み可能である請求項１に記載の濾過装置。
混和剤を含む流体から混和剤を除去するための濾過方法であって、
請求項１又は２に記載の濾過装置を用いて、混和剤を含む流体を濾過する工程と、
前記細骨材層上で固化した濾過残渣を除去する工程とを具備することを特徴とする濾過方法。